Упругие силы

Деформация – процесс силового воздействия, в результате которого изменяется форма тел под действием приложенных к ним внешних сил.

Давления, возникающие в твердом теле при его деформировании, называются упругими напряжениями.

Силы упругости - это силы, возникающие при деформации тела и направленные в сторону восстановления его прежней формы и размера под прямым углом к деформируемой поверхности.

Упругие силы по своей природе электромагнитные, возникают из-за изменения межмолекулярного расстояния.

При упругих деформациях тело полностью восстанавливает свою прежнюю форму, при не упругих - не восстанавливает или частично вос­станавливает прежнюю форму.

Однородная деформация - Деформация, при которой все точки тела, лежащие на одной вертикали, не смещаются с нее, а расстояния между слоями остаются во всех точках одинаковыми (растяжение, сжатие). Неоднородная - (изгиб, кручение)

а) растяжение (сжатие)

Силы . Действие этих сил равномерно распределено по всему сечению. Длина стержня ℓ получит положительное (при растяжении), либо отрицательное (при сжатии) приращение Dℓ, т.е. в общем случае длина определяется формулой: L = ℓ ± Dℓ

Величина, численно равная отношению приращения размера тела, к начальному размеру, называется относительной деформацией.

Относительная деформация сжатия (-) и растяжения (+) , (1)

где ε – величина безразмерная.

Закон Гука - сила упругости пропорциональна абсолютной деформации и направлена противоположно деформирующей тело силе.

F = - kx E - модуль Юнга.

 

Рассмотрим связь между деформацией и напряжением на графике, называемой диаграммой напряжений. (В качестве примера берётся металлический образец – стержень)

При увеличении σ (сила действующая увеличивается от F = 0) относительная деформация ε увеличивается. Разбиваем кривую на участки. (0-1) – линейная зависимость. Справедлив закон Гука. точка 1 называется пределом пропорциональности. (1-2) – упругие свойства сохраняются. точка 2 называется предел упругости.

(2-3) – область пластических деформаций (остаточные деформации).

точка 3 называется предел текучести.

(3-3) – горизонтальная область – материал “течет”.

Уменьшение сечения приводит к увеличению σ (3-4)

точка 4 называется пределом прочности.

(4-5) – разрушение тела.

Если область пластичности:

а) большая – вязкие тела (глина) б) маленькая – хрупкие тела (стекло)

Работа силы упругости равна изменению потенциальной энергии упруго деформированного тела взятому с противоположным знаком